utilizaciÓn de tÉcnicas hidroquÍmicas e isotÓpicas en la ... · 11/18/2014 · en la zona...
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UTILIZACIÓN DE TÉCNICAS HIDROQUÍMICAS E ISOTÓPICAS EN LA ZONA HIDROGEOLÓGICA PLANICIE DE AZUA
Congreso Internacional de Hidrogeología
Sociedad Dominicana de Geología (SODOGEO)
Del 07 al 09 de Octubre de 2015
Santo Domingo, R.D.
Australia Ramírez García
Yenny Rodríguez Encarnación
Servicio Geológico Nacional (SGN)
República Dominicana
aramirez@sgn.gob.do
yrodriguez@sgn.gob.do
+1 809-732+0363 ext. 17
1. Principales objetivos del estudio de la hidroquímica de
las aguas subterráneas
2. Técnicas de estudio e interpretación de datos
hidrogeoquímicos
3. Caso de estudio unidad hidrogeológica Planicie de Azua
3.1 Síntesis del área de estudio
3.2 Diseño del Plan de muestreo
3.3 Resultados preliminares de Hidroquímica
4. Técnicas isotópicas en hidrología subterránea
5. Resultados isotópicos Planicie de Azua
Agenda
1. Conocer la calidad del agua subterránea
2. Cumplir la legislación
3. Generar la información y el conocimiento necesarios paragestionar los acuíferos (de forma sustentable)
4. Conocer los procesos y mecanismos que controlan elfuncionamiento natural e influenciado de los acuíferos, con elfin de poder predecir con fiabilidad y de forma cuantitativacambios probables en la calidad y cantidad del agua y lavelocidad a la cuál ocurrirán.
Principales objetivos del estudio de la
hidroquímica de las aguas subterráneas
Las técnicas más comunes para estudiar la química de las aguas subterráneas son:
• Uso de gráficos, de relaciones iónicas y de tratamientos estadíscos (univariante,bivariante y multivariante) para: a) identificar/establecer agrupaciones de aguascon similares características, b) cambios químicos espaciales o temporales; c)relaciones entre distintos grupos de aguas.
• Correlación de cambios de salinidad con procesos de mezcla o con incremento dela mineralización a lo largo de líneas de flujo.
• Cálculo de mezclas, balances de masa y transferencia de masa a lo largo de líneasde flujo por correlación de cambios químicos en el agua con la mineralogía delacuífero.
• Cálculos de especiación iónica en el seno del agua y de índices de saturación;evolución temporal y espacial de índices de saturación.
• Modelación de reacciones hidrogeoquímica a lo largo de líneas de flujo.• Simulación del transporte de solutos acoplado al flujo de agua.
Todas estas técnicas se pueden aplicar de forma cuantitativa para cuantificar recarga ydescarga, cambios de composición, grados de contaminación, etc.
Técnicas de estudio e interpretación de datos
hidrogeoquímicos
Síntesis del área de estudio
• En el municipio de Azua hay poca presencia de agua superficial, loque deja a la comunidad y específicamente a los organismosencargados de suplir la misma, la responsabilidad de buscar aguaen el subsuelo, para consumo humano, riego, uso animal eindustrial.
• El agua subterránea tiene importancia también como componenteesencial del ciclo hidrológico y como reserva fundamental.
• Los fenómenos de escurrimiento del agua en el suelo poseen unaimportancia capital para muchas ramas de la ingeniería: laconstrucción, la minería, la hidrogeología; por lo que la obtención deinformación sobre los mecanismos de recarga del acuífero del Vallede Azua y los tiempos de residencia de las aguas subterráneas, esdecir, caracterizar la condición hidrogeológica actual de dichoacuífero, es de valioso interés por lo que significa el aguasubterránea.
Síntesis del área de estudio/ Ubicación
Superficie de aproximadamente 560 km2.
La llanura está situada entre las colinas bajas de la Cordillera Central que la limita por su flanco septentrional y el Mar Caribe y la Bahía de Ocoa, la limitan por el meridional. La planicie de Azua se extiende desde los terrenos aluviales del Río Yaque del Sur por el oeste hasta el pie de la Loma El Número al este, interrumpiéndose solamente por las elevaciones calizas de la Loma La Vigía al oeste de la Bahía de Ocoa, que alcanza 425 m de altura.
Síntesis del área de estudio/ Geología
La formación geológica que presenta el acuífero de la Planiciede Azua está conformada por depósitos de gravas y arenas noconsolidadas, intercalados frecuentemente con estratos delimos y arcillas, con pocas unidades de carbonatos.
Los extensos depósitos cuaternarios recientes que forman laamplia llanura de Azua y las dos llanuras menores deEstebanía y Hatillo están delimitados al NE por los relieveseocénicos del Grupo de Peralta y al SO por los terrenoscalcáreos de la Sierra de Martín García.
Diseño plan de muestreo
Los procedimientos desarrollados fueron los siguientes:
• Evaluación inicial de datos existentes del área de estudio
• Inventario de puntos de agua
• Selección de puntos de muestreo
• Selección de los parámetros analíticos
• Selección de la frecuencia del muestreo
• Precauciones de seguridad para el muestreo
• Muestreo de la descarga de pozos de producción, ríos, arroyos,
manantiales para análisis químicos e isotópicos
Diseño plan de muestreo/cont.
Fecha No. deCampañas
Cantidad de puntos
muestreados
Cantidad por tipo de puntosde agua
13 oct. 2013 1 19 RJ, RI,1M, 13P, 3A
29 - 30 abr. Y 1 de may 2014
2 16 2R, 13P, 1A,2C
29 mayo 3 4 2C, 2P
1 jul. 2014 4 8 8P
13 ago. 2014 5 11 1R, 8P, 2C
10 sep. 2014 6 9 1R, 1A,2C, 5P
1 oct. 2014 7 15 3A, 1C, 10P, 1R
18 nov. 2014 8 5 1R, 3P, 2C
Determinaciones químicas
Las determinaciones químicas se
realizaron en los laboratorios del
Centro Para la gestión sostenible de
los recursos hídricos en los Estados
Insulares del Caribe (CEHICA) y del
Instituto Nacional de agua potable
(INAPA) de la República Dominicana
pertenecientes a oficinas
gubernamentales.
• Total de muestras recolectadas
• Aguas subterráneas: 61
• Aguas superficiales: 19
• Aguas de lluvia: 14
Resultados/Hidroquímica
SampleSiteNameSampleTy
peSampling Campaign
Ca Mg Na K Cl SO4 HCO3 Alk NO3 SiO2Fe Tot
Dureza Total
TDS EC pH Temp
Arroyo El Barro en el puente SRI 1 55.2 11.6 27.6 1.2 34.8 9.0 231.8 190.0 4.4 22.1 186.5 294 498 7.3 30.9
Arroyo Ganadero SRI 1 40.4 9.7 37.0 35.0 15.0 183.0 3.0 3.1 141.0 233 439 8.1 28.2
Arroyo Las Barias SRI 1 61.0 21.0 60.7 8.6 49.4 21.0 317.2 260.0 13.6 24.5 240.0 477 752 7 31.2
bombeo # 1, Azua GWB 1 101.7 10.4 13.0 23.0 8.0 337.9 8.0 0.1 297.0 354 667 7.7 28.1
bombeo # 1, Azua GWB 2 101.0 12.96 11.0 22.0 11.0 346.5 285.0 4.0 306.0 357 606 6.9 29.3
bombeo # 1, Azua GWB 3 95.4 12.4 16.0 21.0 8.0 345.3 283.0 4.0 289.0 339 605 7.06 30.2
bombeo # 1, Azua GWB 4 95.0 13.4 35.0 25.0 1.0 400.2 328.0 4.0 292.0 596 7.11 28.8
bombeo # 1, Azua GWB 6 101.4 10.9 21.0 23.0 6.0 394.1 323.0 298.0 354 595 8.2 29.2
bombeo # 1, Azua GWB 7 101.4 10.9 30.0 22.0 2.0 402.6 330.0 298.0 353 609 7.3 28.7
bombeo # 1, Azua GWB 8 98.2 11.4 21.0 313.5 257.0 292.0 629 7.2 25
bombeo # 1, Las Charcas GWB 1 65.8 29.3 36.8 0.5 34.8 41.0 341.6 280.0 7.5 30.5 286.5 440 790 7 32
bombeo # 1, Las Charcas GWB 2 66.9 42.1 37.0 36.0 37.0 392.8 323.0 7.0 340.0 460 758 7.4 34.5
bombeo # 1, Las Charcas GWB 3 66.1 38.4 49.0 29.0 28.0 429.4 353.0 7.0 323.0 727 7.1 32.6
bombeo # 1, Las Charcas GWB 7 74.9 40.6 44.0 29.0 22.0 470.9 386.0 354.0 454 782 7.7 33.6
bombeo # 1, Villa Corazón GWB 1 89.8 22.1 21.0 93.0 10.0 262.3 216.0 7.0 316.0 453 734 7.37 29.9
bombeo # 1, Villa Corazón GWB 2 88.2 18.2 49.0 85.0 6.0 328.2 271.0 7.0 295.0 668 7.9 33.4
bombeo # 3, Estebania GWB 1 63.6 25.7 89.7 1.8 96.9 12.0 292.8 240.0 41.4 29.8 283.0 766 931 7.1 29.2
bombeo # 3, Estebania GWB 2 130.7 20.7 8.0 89.0 10.0 300.1 246.0 60.0 411.0 586 922 7.1 28.6
bombeo # 3, Estebania GWB 3 119.8 26.3 33.0 90.0 11.0 363.6 298.0 53.0 407.0 903 7.1 29.6
bombeo # 3, Estebania GWB 7 133.5 15.1 5.0 80.0 5.0 351.4 288.0 395.0 494 882 7.3 35.3
bombeo # 4, Finca 4 de Azua GWB 1 89.7 7.3 17.0 27.0 14.0 283.0 6.0 0.1 254.0 320 604 7.6 27.8
bombeo # 4, Finca 4 de Azua GWB 2 84.6 12.2 13.0 26.0 10.0 290.4 240.0 3.0 262.0 318 538 7.11 28.3
bombeo # 4, Finca 4 de Azua GWB 3 81.4 11.7 32.0 20.0 4.0 348.9 286.0 4.0 251.0 523 7.4 28
bombeo # 4, Finca 4 de Azua GWB 6 82.2 9.2 27.0 18.0 2.0 335.5 275.0 243.0 292 522 7.5 28.5
bombeo # 4, Finca 4 de Azua GWB 7 83.4 7.5 31.0 19.0 5.0 335.5 275.0 239.0 297 531 7.4 28.6
bombeo # 4A, Finca 4 de Azua GWB 1 89.7 12.1 23.0 35.0 16.0 305.0 6.0 0.1 274.0 361 668 7.7 28.1
Las técnicas isotópicas son herramientas poderosas para la evaluacióncualitativa y caracterización cuantitativa del acuífero.
1. Variaciones espaciales y / o temporales de los isótopos ambientalescontenidos (trazadores naturales): informar sobre el origen de las aguassubterráneas, la dinámica y la edad (o tiempo de residencia).
2. La inyección de isótopos ambientales no presentes en las aguassubterráneas o en concentraciones insignificantes (trazadores artificiales):informar acerca de las rutas de flujo de las aguas subterráneas, losprocesos de transporte de solutos, la cantidad de recarga y la magnitud delos parámetros hidráulicos y de transporte.
3. Cuantificación de parámetros hidráulicos de pozos.
4. Propuesta y validación de modelos de flujo y transporte.
Técnicas isotópicas útiles para distintos tipos de
estudios en hidrología subterránea
• Los isótopos estables son en su mayoría conservativos en el ciclo del agua. Por lo
tanto, sus valores reflejan el origen de la molécula de agua o la de los
contaminantes estudiados.
• Los cambios en las abundancias naturales son generalmente debido a
fraccionamiento isotópico, que afecta más significativamente a los isótopos de la
molécula de agua. El fraccionamiento isotópico es controlado principalmente por
temperatura, presión y humedad relativa.
• En cuanto a 18O y 2H, cada cuerpo de agua de recarga de un acuífero (lluvia, ríos,
lagos, mar) tienen su propia composición isotópica. Esta composición es una
huella digital para las aguas subterráneas.
• La abundancias en agua de isótopos relacionados con contaminantes (34S, 15N,
13C) reflejan su origen y los procesos químicos que tienen lugar a lo largo de sus
ciclos.
• Potencial de alerta temprana indicador de l sistema antes de que la cantidad o la
calidad del agua esté irreversiblemente dañada.
Información que proporcionan los isótopos
ambientales estables
ISOTOPOS EN LA PLANICIE DE AZUA
2H y 18O (estables)
Información que aportan: localización área de recarga (altitud),origen del agua de recarga (lluvia, río, lago,..), conexiónhidráulica con otros acuíferos adyacentes (mezcla),cuantificación de mezclas, existencia de paleoaguas,…
3H (radioactivo)
Información que aportan: presencia de agua recargadarecientemente, modelo de flujo del agua (flujo tipo pistón,mezcla total), cantidad de recarga, tiempo de residencia del aguasubterránea, edad del agua.
ISOTOPOS EN LA PLANICIE DE AZUA
14C (radioactive); 13C (estable)
Information que aportan: identificación de paleoaguas, edad delagua, procesos hidrogeoquímicos ocurridos entre el agua y elmedio (sólido + gases + materia orgánica), detección de procesosde contaminación desde vertederos urbanos,…
Determinaciones Isotópicas
Las determinaciones isotópicas fueron
realizadas por diferentes laboratorios.
El Oxígeno 18 y el Deuterio se realizaron
en el laboratorio de Hidrología Isotópica
de la IAEA, Viena.
El Tritio fue determinado en los
laboratorios analíticos de Seibersdorf,
Austria e Hydrosys labor de Budapest.
El Carbono 13 y 14 fueron realizados por
la Universidad de Groningen, Netherlands.
Total de muestras recolectadas
18O y 2D
Aguas subterráneas: 61
Aguas superficiales: 19
Aguas de lluvia: 14
Resultados de Tritio
Nombre 3H 3H_ERR 3H_Lab
Colector de precipitación Peralta 1.6 0.2 Hydrosys
Est. de bombeo # 1, acueducto de Azua 1.54 0.4 SEIBERSDORF
Est. de bombeo # 3, acueducto de Estebanía 0.64 0.4 SEIBERSDORF
Est. de bombeo # 3, acueducto de Estebania 0.6 0.2 Hydrosys
Est. de bombeo # 4, Finca 4 de Azua 1.06 0.4 SEIBERSDORF
Est. de bombeo # 4A, Finca 4 de Azua 1.74 0.4 SEIBERSDORF
Est. de bombeo # 5, Finca 4 de Azua 1.27 0.4 SEIBERSDORF
Est. de bombeo # 6, acueducto de Las Charcas -0.49 0.4 SEIBERSDORF
Esta. de bombeo # 6, acueducto de Las Charcas < 0.4 Hydrosys
Est. de bombeo # 6, Finca 4 de Azua 1.14 0.4 SEIBERSDORF
Est. de bombeo #1, acueducto Los Jovillos 1.43 0.4 SEIBERSDORF
Río Irabon 1, Cabullita 1.8 1.8 Hydrosys
Isótopos que indican tiempos de residencia corto.
Resultados de 13C y 14C
Nombre 3H 3H_ERR 3H_Lab 13C 14C 14C_ERR 14C_Lab
Est. de bombeo # 3, acueducto de Estebanía
0.6 0.2
Hydrosys
-11.49 89.31 0.36
Groningen
Esta. de bombeo # 6, acueducto de Las Charcas
< 0.4 -12.86 88.4 0.34
Isótopos que indican tiempos de residencia largo.
Participaciones
Segunda reunión técnica celebrada en laciudad de Panamá, 2013.
VIII Curso Hispanoamericano de HidrologíaSubterránea celabrado en la ciudad deMontevideo, Uruguay, 2014.
Tercera reunión técnica celebrada en laciudad de Santiago de Chile, 2015.
Algunas conclusiones preliminares
Los resultados de Deuterio y Oxígeno 18 muestranque las aguas de los pozos, ríos y arroyos tienencaracterísticas isotópicas similares.
Los resultados obtenidos reflejan que en elmunicipio de Azua, las aguas son jóvenes, mientrasque en los municipios de Estebanía y Las Charcas lasaguas resultaron más antiguas.
Las muestras analizadas de precipitación, en elmunicipio de Peralta resultaron más empobrecidaque las de El Sisal, debido al proceso de altitud.
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